JP2009503818A - Method and apparatus for semiconductor processing - Google Patents
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Abstract
半導体を製造するための方法および装置が、外部壁を具備する少なくとも2個の移送チャンバと、該移送チャンバに取り付けられている少なくとも1個の保持チャンバと、該移送チャンバの壁に取り付けられている少なくとも1個のロードロックチャンバと、該移送チャンバの該壁に取り付けられている少なくとも5個のプロセスチャンバとを備えている。高誘電率膜を堆積するための方法および装置が、第1のプロセスチャンバにおいて基板上にベース酸化物を堆積するステップと、少なくとも1個の第2のプロセスチャンバにおいて該基板の表面に減結合プラズマ窒化を提供するステップと、第3のプロセスチャンバにおいて該基板の該表面をアニーリングするステップと、少なくとも1個の第4のプロセスチャンバにおいて多結晶シリコンを堆積するステップと、を備えており、該第1、第2、第3および第4のプロセスチャンバが共通の内部チャンバと流体連通している。
【選択図】 図3A method and apparatus for manufacturing a semiconductor is attached to at least two transfer chambers with external walls, at least one holding chamber attached to the transfer chamber, and a wall of the transfer chamber. At least one load lock chamber and at least five process chambers attached to the wall of the transfer chamber. A method and apparatus for depositing a high dielectric constant film includes depositing a base oxide on a substrate in a first process chamber, and a decoupled plasma on the surface of the substrate in at least one second process chamber. Providing nitridation; annealing the surface of the substrate in a third process chamber; and depositing polycrystalline silicon in at least one fourth process chamber. The first, second, third and fourth process chambers are in fluid communication with a common internal chamber.
[Selection] Figure 3
Description
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は概して、複数の堆積処理モジュールによって処理シーケンスを実行するように構成されている一体型電子デバイス処理システムに関する。
Field of Invention
[0001] Embodiments of the present invention generally relate to an integrated electronic device processing system configured to perform a processing sequence by a plurality of deposition processing modules.
[0002]半導体デバイスは、一体型ツールなどのマルチチャンバ処理システムにおいて基板を処理することによって形成される。閉鎖環境において相互に連通している複数のチャンバは、基板がチャンバ間の大気に暴露される場合に生じる化学物質および粒子の汚染を低減し、かつ更なる電力消費を回避するため、望ましい。チャンバは剛性壁、ウィンドウ、スリットバルブ、および処理システムの残りの部分を保護するための他の機器によって隔離され、またチャンバ間で基板を輸送するスリットバルブおよびロボットによって相互にアクセス可能である。コントロールされた処理環境はメインフレーム、圧力コントロールシステム、基板移送ロボット、ロードロック、および複数の処理チャンバを含んでいる。コントロールされた環境での処理は欠陥を低減し、デバイス歩留まりを改良する。 [0002] Semiconductor devices are formed by processing a substrate in a multi-chamber processing system, such as an integrated tool. Multiple chambers in communication with each other in a closed environment are desirable because they reduce chemical and particulate contamination that occurs when the substrate is exposed to the atmosphere between the chambers and avoid further power consumption. The chambers are isolated by rigid walls, windows, slit valves, and other equipment to protect the rest of the processing system, and are mutually accessible by slit valves and robots that transport substrates between the chambers. The controlled processing environment includes a main frame, a pressure control system, a substrate transfer robot, a load lock, and a plurality of processing chambers. Processing in a controlled environment reduces defects and improves device yield.
[0003]図1(従来技術)は、カリフォルニア州、サンタクララにあるApplied Materials,Inc.によって製造されたCENTURA(商標)処理ツールとして市販されている半導体基板処理用のマルチプロセスチャンバプラットフォームの概略図を描いている。図2は、カリフォルニア州、サンタクララにあるApplied Materials,Inc.によって製造されたENDURA(商標)処理ツールとして市販されている半導体基板処理用の別のマルチプロセスチャンバプラットフォームの概略図を描いている。これらのツールは、チャンバ間で基板を移送するための単一、二重、またはマルチブレードロボットを利用するように適合可能である。このような段階的真空基板処理システムの詳細は、1993年2月16日に発行された「Staged−Vacuum Substrate Processing System and Method」と題された米国特許第5,186,718号に開示されており、これは参照して本明細書に組み入れられる。チャンバの正確な配列および組み合わせは、製作プロセスの具体的なステップを実行するために変えられてもよい。 [0003] FIG. 1 (prior art) is shown in Applied Materials, Inc., Santa Clara, California. 1 depicts a schematic diagram of a multi-process chamber platform for semiconductor substrate processing commercially available as CENTURA ™ processing tool manufactured by FIG. 2 is from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. 1 depicts a schematic diagram of another multi-process chamber platform for semiconductor substrate processing that is commercially available as an ENDURA ™ processing tool manufactured by AA. These tools are adaptable to utilize single, double, or multi-blade robots for transferring substrates between chambers. Details of such a staged vacuum substrate processing system are disclosed in US Pat. No. 5,186,718 entitled “Staged- Vacuum Substrate Processing System and Method” issued February 16, 1993. Which is incorporated herein by reference. The exact arrangement and combination of chambers may be varied to carry out the specific steps of the fabrication process.
[0004]図1(従来技術)に描かれている処理ツール100は複数のプロセスチャンバ114A〜Dと、移送チャンバ110と、サービスチャンバ116A〜Bと、1対のロードロックチャンバ106A〜Bとを含有している。チャンバ間で基板を輸送するために、移送チャンバ110はロボット輸送機構113を含有している。輸送機構113は、それぞれ延長可能アーム113Bの遠位端に取り付けられている1対の基板輸送ブレード113Aを有している。ブレード113Aは、プロセスチャンバに対して個々の基板を搬送するために使用される。動作中、輸送機構113のブレード113Aなどの基板輸送ブレードのうちの一方が、チャンバ106A〜Bなどのロードロックチャンバのうちの一方から基板Wを検索して、処理の第1の段階、例えばチャンバ114A〜Dにおける物理気相堆積(PVD)に基板Wを搬送する。チャンバが占有されている場合、ロボットは処理が完了するまで待機し、そして処理済み基板を一方のブレード113Aによってチャンバから除去して、新たな基板を第2のブレード(図示せず)によって挿入する。基板が処理されると、処理の第2の段階に移動可能である。各移動について、輸送機構113は概して、基板を搬送するブレードと、基板交換を実行するために空のブレードとを有している。輸送機構113は、交換が達成可能になるまで各チャンバで待機する。
[0004] The
[0005]プロセスチャンバ内で処理が完了されると、輸送機構113は基板Wを最後のプロセスチャンバから移動させて、基板Wをロードロックチャンバ106A〜B内のカセットに輸送する。ロードロックチャンバ106A〜Bから、基板はファクトリインタフェース104に移動する。ファクトリインタフェース104は概して、大気圧クリーン環境のポッドローダー105A〜Dとロードロックチャンバ106A〜Bとの間で基板を移送するように動作する。ファクトリインタフェース104のクリーン環境は概して、例えばHEPAろ過などの空気ろ過プロセスによって提供される。ファクトリインタフェース104はまた、処理前に基板を適切に整列させるために使用される基板配向器/整列器(図示せず)を含むことがある。ロボット108A〜Bなどの少なくとも1個の基板ロボットがファクトリインタフェース104に位置決めされており、ファクトリインタフェース104内の種々の位置/場所間で、かつこれと連通している他の場所に基板を輸送する。ロボット108A〜Bは、ファクトリインタフェース104の第1の端から第2の端にエンクロージャ104内の追跡システムに沿って動くように構成されてもよい。
[0005] When processing is completed in the process chamber, the
[0006]図2(従来技術)に描かれている処理ツール200は、例えば4個のプロセスチャンバ232、234、236および238と、内部移送チャンバ258と、プレクリーンチャンバ222と、冷却チャンバ224と、初期移送チャンバ206と、基板配向器および脱ガスチャンバ218および216と、1対のロードロックチャンバ202および204とを含有している。初期移送チャンバ206は、ロードロックチャンバ202および204と、基板配向器および脱ガスチャンバ216および218と、プレクリーンチャンバ222と、冷却チャンバ224とに対して中央に配置されている。これらのチャンバ間での基板移送を実行するために、初期移送チャンバ206は第1のロボット移送機構210、例えば単一ブレードロボット(SBR)を含有している。基板は通常ステージから、ロードロックチャンバ202または204のうちの一方内におかれているカセット(図示せず)の処理ツール200に搬送される。SBR210は基板を、一度に1個ずつ、カセットから4個のチャンバ212、214、216および218のうちのいずれか1個に輸送する。通常、所与の基板がまず基板配向器と、脱ガスチャンバ216および218のうちの一方とに置かれてから、プレクリーンチャンバ212に移動される。冷却チャンバ214は概して、基板がプロセスチャンバ232、234、236および238内で処理される後までは使用されない。個々の基板は、SBR210の1対の延長可能アームの遠位端に配置されている基板輸送ブレード上に搬送される。輸送動作はマイクロプロセッサコントローラ201によってコントロールされる。
[0006] The
[0007]内部移送チャンバ258は、4個のプロセスチャンバ232、234、236および238ならびにプレクリーンチャンバ222および冷却チャンバ224によって囲まれており、これらへのアクセスを有している。チャンバ間の基板の輸送を実行するために、内部移送チャンバ258は第2の輸送機構230、例えば二重ブレードロボット(DBR)を含有する。DBR230は、1対の延長可能アームの遠位端に取り付けられている1対の基板輸送ブレードを有している。動作中、DBR230の基板輸送ブレードのうち一方がプレクリーンチャンバ222から基板を検索して、この基板を、処理の第1の段階、例えばチャンバ232における物理気相堆積(PVD)に搬送する。チャンバが占有されている場合、DBR230は処理が完了されるまで待機してから、基板を交換する、つまり処理済み基板を一方のブレードによってチャンバから除去して、新たな基板を第2のブレードによって挿入する。基板が処理されると(つまり、基板上の材料のPVD)、基板は処理の第2の段階などに移動可能である。各移動について、DBR230は概して、基板を搬送するブレードと、基板交換を実行するために空のブレードとを有している。DBR230は、交換が達成可能になるまで各チャンバで待機する。
[0007] The
[0008]プロセスチャンバ内で処理が完了されると、輸送機構230は基板をプロセスチャンバから移動させて、この基板を冷却チャンバ222に輸送する。基板は次いで、初期移送チャンバ206内の第1のロボット移送機構210を使用して冷却チャンバから除去される。最後に、基板は、ロードロックチャンバ202または204のうち一方内のカセットに置かれて、一体型ツール内の基板製作プロセスを完了させる。
[0008] Once processing is completed in the process chamber, the
[0009]基板製作プロセスの有効性は、2個の関連要因、デバイス歩留まりおよび所有コスト(COO)によって測定される。これらの要因は、電子デバイスの生産コストおよびデバイス製造業者の競争力に直接影響を与える。COOは、多数の要因に影響されるが、システムおよびチャンバスループットや、単に処理シーケンスを使用して処理される1時間当たりの基板数によって最も大きく影響される。プロセスシーケンスは、一体型ツールにおいて1個以上の処理チャンバで完了されるデバイス製作ステップの組み合わせである。一体型ツールの基板スループットがロボットの使用可能性によって制限されない場合、長いデバイス製作ステップが処理シーケンスのスループットを制限し、COOを増大させ、かつ潜在的に望ましい処理シーケンスを非現実的なものとしてしまう。 [0009] The effectiveness of the substrate fabrication process is measured by two related factors, device yield and cost of ownership (COO). These factors have a direct impact on electronic device production costs and device manufacturer competitiveness. COO is affected by a number of factors, but is most affected by system and chamber throughput, and simply by the number of substrates per hour that are processed using the processing sequence. A process sequence is a combination of device fabrication steps that are completed in one or more processing chambers in an integrated tool. If the substrate throughput of an integrated tool is not limited by robot availability, long device fabrication steps limit process sequence throughput, increase COO, and make potentially desirable process sequences impractical. .
[0010]一体型ツールは、半導体デバイス製作プロセスを実行するように適合された複数の単一基板処理チャンバを利用する。PVDチャンバやCVDチャンバなどの従来の製作プロセス用の通常のシステムスループットは、1時間当たり30〜60個の基板に通常の堆積プロセスを提供する。通常の事前および事後処理ステップ全てによる2〜4個のプロセスチャンバによるシステムは、約1〜2分の最大処理時間を有している。最大処理ステップ時間は、システムに含有されている平行プロセスや冗長チャンバの数に基づいて変更することがある。 [0010] An integrated tool utilizes a plurality of single substrate processing chambers adapted to perform a semiconductor device fabrication process. Typical system throughput for conventional fabrication processes such as PVD chambers and CVD chambers provides a normal deposition process for 30-60 substrates per hour. A system with two to four process chambers with all the usual pre- and post-processing steps has a maximum processing time of about 1-2 minutes. The maximum processing step time may vary based on the number of parallel processes and redundant chambers contained in the system.
[0011]より小型の半導体デバイスの一次的利点は、デバイス処理速度を改良し、かつデバイスによる熱の発生を低減することである。プロセス変動性耐性は、半導体デバイスのサイズが縮小するにつれて縮小する。これらのより厳しいプロセス要件を満たすために、産業界は新たなプロセスを開発してきたが、これらは、しばしば完了するのにより多くの時間がかかる。例えば、一部のALDプロセスは、基板表面上に高品質の層を堆積させるのに約10〜約200分のチャンバ処理時間を必要とし、これは1時間当たり約0.3〜約6個程度の基板の基板処理シーケンススループットをもたらすことになる。デバイス性能の改良によりゆっくりとしたプロセスを使用することを強いられる場合、より遅い基板スループットゆえに製作コストは増大する。所望のスループットを満たすために更なるチャンバを一体型処理ツールに付加することが可能であるが、一体型処理ツールのサイズおよびこのツールを稼動させるスタッフを著しく増大させずにプロセスチャンバやツールの数を増大させることはしばしば非現実的である。これらは、しばしば、基板製作プロセスの最も高価な態様である。 [0011] A primary advantage of smaller semiconductor devices is to improve device processing speed and reduce the generation of heat by the device. Process variability tolerance decreases as the size of the semiconductor device decreases. To meet these more stringent process requirements, the industry has developed new processes, which often take more time to complete. For example, some ALD processes require about 10 to about 200 minutes of chamber processing time to deposit a high quality layer on the substrate surface, which is on the order of about 0.3 to about 6 per hour. Result in a substrate processing sequence throughput of the substrate. If device performance improvements are forced to use a slower process, fabrication costs increase due to slower substrate throughput. Additional chambers can be added to the integrated processing tool to meet the desired throughput, but the number of process chambers and tools without significantly increasing the size of the integrated processing tool and the staff operating the tool Is often unrealistic. These are often the most expensive aspects of the substrate fabrication process.
[0012]デバイス性能の変動性および反復性に影響を与える恐れのある要因の1つはキュー時間である。キュー時間は、第1のプロセスが基板上で完了された後、デバイス性能の低減を防止するために第2のプロセスが基板上で完了される前に基板が大気や他の汚染物質に暴露される恐れのある時間のことである。基板が、受容可能なキュー時間より長い間大気や他の汚染物質源に暴露される場合、デバイス性能は、第1の層と第2の層の界面の汚染ゆえに低減されることがある。従って、大気や他の汚染源への基板の暴露を含むプロセスシーケンスは、デバイス性能変動性を防止するために基板がこれらの源に暴露される時間をコントロールまたは最小化しなければならない。また、有用な電子デバイス製作プロセスは均一かつ反復可能なプロセス結果を送出し、汚染を最小化し、また基板処理シーケンスで使用するために考えられる受容可能なスループットを提供しなければならない。 [0012] One factor that can affect device performance variability and repeatability is queue time. The cue time is that after the first process is completed on the substrate, the substrate is exposed to the air and other contaminants before the second process is completed on the substrate to prevent a reduction in device performance. It is a time when there is a risk. If the substrate is exposed to the atmosphere or other contaminant source for longer than an acceptable cue time, device performance may be reduced due to contamination of the interface between the first layer and the second layer. Thus, process sequences that involve exposure of the substrate to the atmosphere or other sources of contamination must control or minimize the time that the substrate is exposed to these sources to prevent device performance variability. Also, useful electronic device fabrication processes must deliver uniform and repeatable process results, minimize contamination, and provide acceptable throughput for use in substrate processing sequences.
[0013]金属酸化物などの高誘電率材料は、基板上に形成される薄膜の1タイプである。基板上に金属酸化膜を形成するための現在の方法に伴う問題は、高表面粗さ、高結晶性、および/または形成された金属酸化膜の不良核生成を含んでいる。 [0013] High dielectric constant materials such as metal oxides are one type of thin film formed on a substrate. Problems with current methods for forming a metal oxide film on a substrate include high surface roughness, high crystallinity, and / or poor nucleation of the formed metal oxide film.
[0014]従って、基板上に高k誘電材料を形成するためのプロセスおよび装置の改良の必要がある。また、必要なデバイス性能目的を満たし、かつシステムスループットを増大させるために基板を処理可能なシステム、方法および装置の必要がある。 [0014] Accordingly, there is a need for improved processes and apparatus for forming high-k dielectric materials on a substrate. There is also a need for a system, method and apparatus that can process substrates to meet the required device performance objectives and increase system throughput.
[0015]本発明は概して、各処理ツールが外部壁を具備する少なくとも1個の移送チャンバを有する2個以上の処理ツールで基板を一体型処理するための方法および装置を提供しており、ここでは少なくとも1個の中間チャンバが該処理ツールを接続しており、また該一体型処理ツールは、該移送チャンバの該壁に取り付けられている少なくとも5個のプロセスチャンバを有している。本発明はまた、概して、1個以上の中間チャンバによって接続されている第1および第2の処理ツール上に配置されている少なくとも5個の処理チャンバに高誘電率膜を堆積させるための方法および一体型処理ツールを提供する。 [0015] The present invention generally provides a method and apparatus for integrally processing a substrate with two or more processing tools, each processing tool having at least one transfer chamber with an external wall, wherein Wherein at least one intermediate chamber connects the processing tool, and the integrated processing tool has at least five process chambers attached to the wall of the transfer chamber. The present invention also generally provides a method for depositing a high dielectric constant film in at least five processing chambers disposed on first and second processing tools connected by one or more intermediate chambers. Provide an integrated processing tool.
[0016]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより特定的な説明は実施形態を参照してなされてもよく、これらの一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいため本発明の範囲の制限とみなされるべきではない点に留意すべきである。 [0016] In order that the above-cited features of the invention may be understood in detail, a more specific description of the invention briefly summarized above may be made by reference to the embodiments, some of which Is illustrated in the accompanying drawings. However, the attached drawings illustrate only typical embodiments of the invention, and the invention should not be regarded as a limitation on the scope of the invention as it may recognize other equally effective embodiments. It should be noted.
[0032]本発明は、2個以上の処理ツールを組み合わせることによって拡張処理シーケンスを実行するように構成された一体型処理ツールに関する。
処理ツール
[0033]図1および図2は、処理チャンバの正確な配列および組み合わせが製作プロセスの具体的なステップを実行するために変えられてもよい使用可能な処理ツールの実施形態を提供する。しかしながら、処理チャンバの総数は、互換性のあるプロセスチャンバを取り付けるための内部チャンバの外部表面積を含む複数の要因によって制限される。つまり、内部チャンバ寸法は、互換性のあるプロセスチャンバを提供することと、フロア空間を節約することと、チャンバの内部部分およびロードロックチャンバ内に達するロボットを構成することとのバランスをとるように、選択されなければならない。また、サービスチャンバは内部チャンバの外部表面積に取り付けられてもよい。
5個以上のプロセスチャンバを具備する一体型処理ツール
[0034]図3は、2個の処理ツール301A、301Bを組み合わせる一体型処理ツール300の実施形態の概略図である。システムコントローラ302は処理ツール301A、301Bの両方をコントロールする。内部チャンバ301は、中間チャンバ308A、308Bによって接続されている2個の領域301A、301Bを有しており、また更なるプロセスチャンバを取り付けるための更なる外部表面積を特徴付ける。この形状は、領域301Aの外部に沿ったサービスチャンバおよび2個のロードロックチャンバ306A〜Bの配置を容易にする。この形状は、また、最大6個のプロセスチャンバ314A〜Fの更なるプロセスチャンバを提供する。内部チャンバ310の2個の領域301A、301Bは中間チャンバ308A、308Bによって接続されて、ロボット315とロボット313間の連通を容易にする。中間チャンバ308A、308Bは、アニーリングチャンバなどのサービスチャンバであってもよい。
[0032] The present invention relates to an integrated processing tool configured to execute an extended processing sequence by combining two or more processing tools.
Processing tools
[0033] FIGS. 1 and 2 provide embodiments of usable processing tools where the exact arrangement and combination of processing chambers may be varied to perform specific steps of the fabrication process. However, the total number of processing chambers is limited by several factors including the external surface area of the internal chamber for mounting compatible process chambers. That is, the internal chamber dimensions balance between providing a compatible process chamber, saving floor space, and constructing the robot to reach the internal portion of the chamber and the load lock chamber. Must be selected. The service chamber may also be attached to the outer surface area of the inner chamber.
Integrated processing tool with 5 or more process chambers
[0034] FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment of an
[0035]図4は、一体型処理ツール400の代替実施形態の概略図である。ツールの長さは増大されるが、ツールの幅は、標準ENDURA(商標)ツールなどのより小型のシステムに匹敵する。従って、内部チャンバ410の外部表面積および内部容積は標準ENDURA(商標)ツールより大きい。より大きな外部表面積は、一体型処理ツール400の外部表面に沿って置かれる複数のサービスチャンバおよび1個のロードロック406Aを許容する。基板はフロントエンド環境401を介して処理ツール400に導入される。より大きな外部表面積はまた、更なるプロセスチャンバ414A〜G、つまり7個のプロセスチャンバ用の場所を提供する。内部チャンバ410の2個の領域403A、403Bは中間チャンバ408A,408Bによって接続されており、ロボット415とロボット413の連通を容易にする。中間チャンバ408A,408Bはサービスチャンバであってもよい。ロードロック406Aは、参照して本明細書に組み入れられる米国特許第5,961,269号に説明されている上下ロードロックチャンバなどの上下ロードロックであってもよい。
[0035] FIG. 4 is a schematic diagram of an alternative embodiment of an
[0036]図3および図4の実施形態の両方について、システムコントローラ302、402、サービスチャンバおよびプロセスチャンバ314A〜H、414A〜Iの配置は、最適なロボットアクセス、熱伝達最適化または他の要因について選択されてもよい。プロセスチャンバ数はまた、図3の実施形態の4〜6個のプロセスチャンバおよび図4の4〜7個のプロセスチャンバについて調整されてもよい。コントローラパラメータはより大型の一体型処理ツール実施形態について調整されてもよい。パージガス、ガス送出システムおよび排出システムの流量は、より大きな一体型処理ツール容積全体を考慮してより大きな内部チャンバについて修正されてもよい。
[0036] For both the embodiment of FIG. 3 and FIG. 4, the placement of
ロードロックチャンバ
[0037]ロードロックは、フロントエンド環境と次の移送チャンバとの間の第1の容積界面を提供する。図3の実施形態では、2個のロードロック306A、306Bが、移送チャンバ301Bおよびフロントエンド環境320と交互に連通することによってスループットを増大させるように提供される。従って、一方のロードロックが移送チャンバと連通するのに対して、第2のロードロックはフロントエンド環境と連通可能である。一実施形態では、ロードロックは、ファクトリインタフェースから2個以上の基板を受信可能であり、かつ基板を保有可能であるバッチタイプロードロックであるのに対して、チャンバはシールされてから、移送チャンバへの基板の移送に十分低い真空レベルにまで空にされる。好ましくは、バッチロードロックは一度に25〜50個の基板を保有可能である。一実施形態では、ロードロックは、一体型ツールでの処理後に基板を冷却するように適合されてもよい。一実施形態では、ロードロックに保有されている基板は、両方ともロードロックに搭載されているガス源入口(図示せず)からガス排出口(図示せず)にガスを流すことによってもたらされる対流によって冷却されてもよい。別の実施形態では、ロードロックは、冷却可能な複数の熱伝導シェルフ(図示せず)を含むロードロックカセットが嵌合されてもよい。シェルフは、カセットに保有されている基板間にインタリーブ可能であるため、シェルフと基板間にギャップが存在する。本実施形態では、シェルフは基板を放射状に冷却することによって、基板の損傷や反りを回避するために基板の均一な加熱や冷却を提供することができる。別の実施形態では、シェルフは基板の表面に接触して、この表面から熱を伝導することによって基板を冷却する。
Load lock chamber
[0037] The load lock provides a first volume interface between the front end environment and the next transfer chamber. In the embodiment of FIG. 3, two
[0038]一実施形態では、一体型ツールは、大気圧(例えば、760トール)またはこの付近の圧力で基板を処理するように適合されているため、ファクトリインタフェースと移送チャンバ間の中間チャンバとしてロードロックは必要とされない。本実施形態では、ファクトリインタフェースロボットは基板「W」をロボットに直接移送するか、ファクトリインタフェースは基板「W」を、ロードロックの場所をとる通過チャンバ(図示せず)に移送してもよいため、ロボットおよびファクトリインタフェースロボットは基板を交換可能である。移送チャンバは、移送チャンバ、適所に搭載されている処理チャンバおよびサービスチャンバにおける酸素、水および/または他の汚染物質の分圧を最小化するために不活性ガスによって継続的にパージされてもよい。使用可能な不活性ガスは例えばアルゴン、窒素またはヘリウムを含む。 [0038] In one embodiment, the integrated tool is adapted to process substrates at or near atmospheric pressure (eg, 760 Torr) so that it loads as an intermediate chamber between the factory interface and the transfer chamber. No lock is required. In this embodiment, the factory interface robot may transfer the substrate “W” directly to the robot, or the factory interface may transfer the substrate “W” to a passage chamber (not shown) that takes up the location of the load lock. Robots and factory interface robots can change substrates. The transfer chamber may be continuously purged with an inert gas to minimize the partial pressure of oxygen, water and / or other contaminants in the transfer chamber, the processing chamber and service chamber mounted in place. . Usable inert gases include, for example, argon, nitrogen or helium.
サービスチャンバ
[0039]サービスチャンバ308A、Bまたは408A、Bは、計測学、脱ガス化、配向、冷却および他のプロセスについて適合される。計測チャンバは膜厚測定や組成分析を提供可能である。基板はサービスチャンバに配向され、かつ/またはサービスチャンバに搭載されているIRランプを使用して脱ガスされてもよい。本発明の一態様では、プレクリーンプロセスステップが、表面汚染を除去するために、サービスチャンバの基板上で完了されてもよい。サービスチャンバは、プロセスチャンバのうちのいずれかと交換されてもよい。
Service chamber
[0039]
プロセスチャンバ
[0040]本発明の一態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上は、バッチ堆積ステップを実行する前後に基板をアニーリングするために使用可能なRTPチャンバであってもよい。RTPプロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているRTPチャンバおよび関連プロセスハードウェアを使用して行われてもよい。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はCVDチャンバであってもよい。このようなCVDプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているDXZ(商標)チャンバ、Ultima HDP−CVD(商標)チャンバおよびPRECISION5000(登録商標)チャンバを含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はPVDチャンバであってもよい。このようなPVDプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているEndura(商標) PVD処理チャンバを含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はDPNチャンバであってもよい。このようなDPNプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているDPN Centura(商標)チャンバを含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はプロセス/基板計測チャンバであってもよい。プロセス/基板計測チャンバで完了されるプロセスは、粒子測定技術、残渣ガス分析技術、XRF技術、および、偏光解析技術などの膜厚および/または膜組成を測定するのに使用される技術を含むことができるが、これらに制限されない。
Process chamber
[0040] In one aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be RTP chambers that can be used to anneal the substrate before and after performing a batch deposition step. The RTP process is available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. May be performed using commercially available RTP chambers and associated process hardware. In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a CVD chamber. Examples of such CVD process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. DXZ (TM) chamber, Ultima HDP-CVD (TM) chamber and PRECISION5000 (R) chamber commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be PVD chambers. Examples of such PVD process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. An Endura ™ PVD processing chamber commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a DPN chamber. Examples of such DPN process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. DPN Centura ™ chamber commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a process / substrate metrology chamber. Processes completed in the process / substrate metrology chamber include techniques used to measure film thickness and / or film composition, such as particle measurement techniques, residue gas analysis techniques, XRF techniques, and ellipsometry techniques However, it is not limited to these.
高誘電率膜堆積
[0041]図5〜図11は、高誘電率(高k)膜を堆積するプロセスのプロセスフロー図である。これらのプロセスの各々は、基板を更なる一体型ツールにリロードする前に4個以上のプロセスチャンバにアクセスする必要がある。チャンバ間で基板処理時間を分割するためにより多くのチャンバが使用される。高k膜堆積が、複数のプロセスステップ用のチャンバにアクセスすることによって1個の一体型ツールで使用可能な複数のプロセスチャンバを使用する場合に改良される。より大きなプロセスツールは、より短いラグ時間でのプロセスチャンバへのアクセスを促進して、ツール間の輸送中に化学物質への暴露を低減する。
High dielectric constant film deposition
[0041] FIGS. 5-11 are process flow diagrams of processes for depositing high dielectric constant (high k) films. Each of these processes requires access to four or more process chambers before reloading the substrate into a further integrated tool. More chambers are used to divide the substrate processing time between the chambers. High-k film deposition is improved when using multiple process chambers that can be used with a single integrated tool by accessing the chamber for multiple process steps. Larger process tools facilitate access to the process chamber with shorter lag times to reduce chemical exposure during transport between tools.
[0042]図5は、ステップ501で、まずベース酸化物を堆積する高k膜の堆積を図示している。ベース酸化物は、1個のプロセスチャンバにおいてin situスチーム発生(ISSG)を使用して堆積されてもよい。次に、ステップ502は、堆積酸化物を減結合プラズマ窒化によって処置する。減結合プラズマ窒化は、窒化プロセスを加速するために2個のプロセスチャンバで実行されてもよい。ステップ503はアニーリングステップを提供する。アニーリングステップは急速加熱アニーリングであってもよく、また1個のプロセスチャンバで実行されてもよい。次に、ステップ504は多結晶シリコン堆積ステップである。ステップ504は2個のプロセスチャンバを必要とすることもある。
[0042] FIG. 5 illustrates the deposition of a high-k film that first deposits a base oxide at
[0043]図6は、高k膜を堆積するプロセスの代替実施形態である。ステップ601は、1個または2個のプロセスチャンバで実行されてもよい原子層堆積などの任意の数のプロセスを使用する高k膜の堆積である。ステップ602はアニーリングステップであり、これは、1個のプロセスチャンバで実行される急速加熱アニーリングであってもよい。ステップ603は、2個のプロセスチャンバで実行される減結合プラズマ窒化である。ステップ604は、1個のプロセスチャンバで実行されるもう1個のアニーリングステップである。ステップ605は、1個または2個のプロセスチャンバで実行されてもよい原子層堆積ステップである。 [0043] FIG. 6 is an alternative embodiment of a process for depositing a high-k film. Step 601 is the deposition of a high-k film using any number of processes, such as atomic layer deposition that may be performed in one or two process chambers. Step 602 is an annealing step, which may be a rapid heating annealing performed in one process chamber. Step 603 is a decoupled plasma nitridation performed in two process chambers. Step 604 is another annealing step performed in one process chamber. Step 605 is an atomic layer deposition step that may be performed in one or two process chambers.
[0044]図7は、高k膜を堆積するプロセスの更なる実施形態である。ステップ701は、例えば1個のプロセスチャンバを使用する原子層堆積によってシリコンを堆積する。ステップ702は、1個のプロセスチャンバにおいてISSGを使用して酸化物を堆積する。ステップ703は、2個のプロセスチャンバにおいて減結合プラズマ窒化を使用する。ステップ704は、1個のプロセスチャンバで実行されるアニーリングステップである。ステップ705は、1個または2個のプロセスチャンバでの原子層堆積である。ステップ706は、2個のプロセスチャンバを使用することもある多結晶シリコン堆積ステップである。 [0044] FIG. 7 is a further embodiment of a process for depositing a high-k film. Step 701 deposits silicon by atomic layer deposition using, for example, a single process chamber. Step 702 deposits oxide using ISSG in one process chamber. Step 703 uses decoupled plasma nitridation in the two process chambers. Step 704 is an annealing step performed in one process chamber. Step 705 is atomic layer deposition in one or two process chambers. Step 706 is a polycrystalline silicon deposition step that may use two process chambers.
[0045]図8は、高k膜を堆積するプロセスの更なる代替実施形態である。ステップ801は、1個のプロセスチャンバにおいて原子層堆積を使用してシリコンを堆積する。ステップ802は、1個のプロセスチャンバにおいてISSGを使用して酸化物を堆積する。ステップ803は、1個または2個のチャンバを使用する減結合プラズマ窒化ステップである。ステップ804は、1個のプロセスチャンバにおける、急速加熱アニーリングなどのアニーリングステップである。ステップ805は、ステップ803のようなもう1つの減結合プラズマ窒化ステップである。ステップ806は、ステップ804のようなアニーリングステップである。ステップ807は、1個または2個のプロセスチャンバを使用することもある原子層堆積ステップである。
[0045] FIG. 8 is a further alternative embodiment of a process for depositing a high-k film. Step 801 deposits silicon using atomic layer deposition in one process chamber. Step 802 deposits oxide using ISSG in one process chamber. Step 803 is a decoupled plasma nitridation step using one or two chambers. Step 804 is an annealing step, such as rapid heating annealing, in one process chamber. Step 805 is another decoupled plasma nitridation step like
[0046]図9は、高誘電率膜を堆積するプロセスの更なる実施形態である。ステップ901は、例えば1個のプロセスチャンバを使用する原子層堆積によってシリコンを堆積する。ステップ902は、シリコン表面を改良するクリーニングステップである。クリーニングは、アニーリング、オゾンや他のガスによるプラズマクリーニング、あるいは1個のプロセスチャンバにおける基板のエッチングを含んでもよい。ステップ903は、1個のプロセスチャンバにおいてISSGや他の方法を使用する酸化物形成ステップである。ステップ904は、2個のプロセスチャンバを使用することもある多結晶シリコン堆積である。ステップ905は、1個のプロセスチャンバにおいて、急速加熱アニーリングなどの方法を使用してアニーリングする。 [0046] FIG. 9 is a further embodiment of a process for depositing a high dielectric constant film. Step 901 deposits silicon, for example by atomic layer deposition using a single process chamber. Step 902 is a cleaning step to improve the silicon surface. Cleaning may include annealing, plasma cleaning with ozone or other gas, or etching of the substrate in one process chamber. Step 903 is an oxide formation step using ISSG or other methods in one process chamber. Step 904 is a polycrystalline silicon deposition that may use two process chambers. Step 905 anneals in one process chamber using a method such as rapid heat annealing.
[0047]図10は、高誘電率膜を堆積するプロセスの更なる実施形態である。ステップ1001は、例えば1個のプロセスチャンバを使用する原子層堆積によってシリコンを堆積する。ステップ1002は、シリコン表面を改良するクリーニングステップである。クリーニングは、アニーリング、オゾンや他のガスによるプラズマクリーニング、あるいは1個のプロセスチャンバにおける基板のエッチングを含むことがある。ステップ1003は、1個のプロセスチャンバにおいてISSGや他の方法を使用する酸化物形成ステップである。ステップ1004は、2個のプロセスチャンバで実行される原子層堆積などの任意の数のプロセスを使用する高k膜の堆積である。
[0047] FIG. 10 is a further embodiment of a process for depositing a high dielectric constant film.
[0048]図11は、高誘電率膜を堆積するプロセスの更なる実施形態である。ステップ1101は、例えば2個のプロセスチャンバを使用する原子層堆積によってシリコンを堆積する。ステップ1102は、シリコン表面を改良するクリーニングステップである。クリーニングは、アニーリング、オゾンや他のガスによるプラズマクリーニング、あるいは1個のプロセスチャンバにおける基板のエッチングを含むことがある。ステップ1103はエピタキシャル堆積ステップである。シリコン、シリコンカーバイド、シリコン酸化物またはシリコン窒化物は2個のプロセスチャンバでエピタキシャルに堆積されてもよい。
[0048] FIG. 11 is a further embodiment of a process for depositing a high dielectric constant film.
[0049]図12は、本発明の一実施形態に従って形成されたゲート構造を有するトランジスタを図示している。シリコンゲルマニウムやシリコン炭素を含有する複数のフィールド分離領域1208は、あるタイプの導電性(例えばp型)の平面層1203のウェルを、他のタイプの導電性(例えばn型)の隣接ウェル(図示せず)から分離する。ゲート誘電層1211がボックス酸化物1202およびウェル1203上に形成される。通常、ゲート誘電層1211は、約5.0未満の誘電率を有する、酸化シリコン(SiOn)および/または酸窒化シリコンなどの材料層を堆積または成長させることによって形成されてもよい。ゲート誘電技術における最近の進歩は、誘電率が高い材料(k>10)ほどゲート誘電層1211を形成するのに望ましいことを示している。従って、採用される適切な材料の例は、金属酸化物(Al2O3、ZrO2、HfO2、TiO2、Y2O3およびLa2O3)、強誘電体(チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)およびチタン酸バリウムストロンチウム(BST))、アモルファス金属シリケート(HfSixOyおよびZrSixOy)、アモルファスシリケート酸化物((HfO2およびZrO2)および常誘電体(paralectrics)(BaxSr1−xTiO3およびPbZrxTi1−xO3)を含むが、これらに制限されない。これらの材料を含有する高k層は種々の堆積プロセスによって形成されてもよい。
[0049] FIG. 12 illustrates a transistor having a gate structure formed in accordance with one embodiment of the present invention. A plurality of
[0050]更に、導電性ゲート電極層1212はゲート誘電層1211上にブランケット堆積される。概して、ゲート電極層1212は、ドープ多結晶シリコン、無ドープ多結晶シリコン、シリコンカーバイドまたはシリコンゲルマニウム化合物などの材料を備えてもよい。しかしながら、想定されている実施形態は、金属、金属合金、金属酸化物、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、シリサイド、または、ゲート電極を形成するために当業界で周知の他の材料を含有するゲート電極層1212を包含してもよい。
In addition, a conductive
[0051]窒化物層などのハードマスク層1213が、導電層1212上にCVDプロセスによって堆積される。フォトレジスト層をマスクキング、暴露および現像してフォトレジストマスク(図示せず)を形成する各ステップを含むフォトリソグラフィプロセスが次いで実施される。フォトレジストマスクのパターンは、エッチングを整列させるためにフォトレジストマスクを使用してハードマスク層をゲート電極層1212の上部にエッチングすることによってハードマスク層に移送され、これによってハードマスク1213をゲート電極層1212上に生成することができる。更なる層1214がハードマスク1213上に形成されてもよい。
[0051] A
[0052]この構造は更に、エッチングを整列させるためにハードマスクを使用して、フォトレジストマスクを除去し、かつゲート電極層1212を誘電層1211の上部にまでエッチングすることによって修正され、これによってハードマスクの下方にゲート電極層1212の残りの材料を含む導電性構造を作成する。この構造は、ハードマスクでもゲート誘電層1211でもなくゲート電極層1212をエッチングすることによって生じる。処理シーケンスを継続することによって、ゲート誘電層1211が平面層1203の上部にエッチングされる。ゲート電極1212およびゲート誘電体1211は共に、トランジスタなどの一体型デバイスのゲートスタックやゲートとしても知られている複合構造を画成する。
[0052] This structure is further modified by using a hard mask to align the etch, removing the photoresist mask, and etching the
[0053]ゲートスタックの更なる処理において、浅型ソース/ドレイン延長部1215が注入プロセスを利用することによって形成される。ゲート電極1212はゲート誘電体1211の下方の基板領域をイオン注入から保護する。急速加熱プロセス(RTP)アニーリングが次いで、ゲート誘電体1211の下方で先端1209を部分的に駆動するために実行されてもよい。
[0053] In further processing of the gate stack, shallow source /
[0054]次に、コンフォーマルな薄い酸化物層1210が基板表面全体に堆積される。この酸化物層は、シリコン表面を、通常はシリコン窒化物層であるスペーサ層(図示せず)から保護するために使用される。コンフォーマルな薄い酸化物層は通常、高温(>600℃)で低圧化学気相成長チャンバでTEOSソースガスによって堆積される。薄い酸化物層はシリコン基板と窒化物スペーサの間のストレスを緩和し、また、もう1個の材料層を提供することによってゲートコーナーをシリコン窒化物スペーサから保護する。低kの非シリコン窒化物材料が側壁スペーサとして使用される場合、このコンフォーマルな薄い酸化物層1210は場合によっては排除されたり、別の低誘電率材料と置換されたりすることが可能である。
[0054] Next, a conformal
[0055]高度なデバイス製造について、スペーサ層(図示せず)や酸化物層1210の誘電率が大きすぎる場合、得られる構造はしばしば過剰な信号クロストークを招く。加えて、シリコン窒化物を堆積するために使用される熱CVDプロセスはしばしば高堆積温度を必要とする。高堆積温度はしばしば高い熱サイクルと、先端1209のドーパントプロファイルの変更を招く。従って、堆積温度が低いスペーサ層堆積プロセスを有することが望ましい。
[0055] For advanced device manufacturing, if the dielectric constant of the spacer layer (not shown) or
[0056]図13は、本発明の一実施形態に従って形成されたゲート構造を有するトランジスタを図示している。分離酸化物1303は平面層1302に形成される。アクティブエリア1305は、オゾンプラズマなどのプロセスによってクリーニングされているシリコンやシリコン含有材料である。フィールド分離領域1308は、シリコンや、シリコンゲルマニウムなどのシリコン含有材料である。
[0056] FIG. 13 illustrates a transistor having a gate structure formed in accordance with one embodiment of the present invention. An
[0057]1個の一体型ツールで複数のチャンバを利用可能であることは、熱分布を最適化する方法を提供する。金属膜特性と、得られるDRAMおよびSTI形成とを最適化する可能性も提供する。高k膜は、高k金属ゲートスタック構造を生成する製造用途に望ましい。 [0057] The availability of multiple chambers with a single integrated tool provides a way to optimize heat distribution. It also offers the possibility to optimize the metal film properties and the resulting DRAM and STI formation. High-k films are desirable for manufacturing applications that produce high-k metal gate stack structures.
8個以上のプロセスチャンバを具備する代替一体型処理ツール
[0058]図14は、一体型処理ツール1400の代替実施形態の概略図である。システムコントローラ1402はシステムをコントロールする。内部チャンバ1410は保持チャンバ1408によって接続されている2個の領域を有しており、また更なるプロセスチャンバを取り付けるための更なる外部表面積を特徴とする。この形状は、内部チャンバ1410の外部に沿った4個のサービスチャンバ1416A〜Dおよび2個のロードロックチャンバ1406A〜Bの配置を容易にする。この形状もまた更なるプロセスチャンバ、最大8個のプロセスチャンバ1414A〜Hを提供する。内部チャンバ1410の2個の領域は保持チャンバ1408によって接続されており、ロボット1415とロボット1413の連通を容易にする。保持チャンバ1408はサービスチャンバであってもよい。
Alternative integrated processing tool with 8 or more process chambers
[0058] FIG. 14 is a schematic diagram of an alternative embodiment of an
[0059]図15は、一体型処理ツール1500の更なる代替実施形態の概略図である。ツールの長さは増大されるが、ツールの幅は、標準ENDURA(商標)ツールなどのより小型のシステムに匹敵する。従って、内部チャンバ1510の外部表面積および内部容積は標準ENDURA(商標)ツールより大きい。より大きな外部表面積は、一体型処理ツール1500の外部表面に沿って置かれた4個のサービスチャンバ1516A〜Dおよび1個のロードロック1501を許容する。より大きな外部表面積はまた更なるプロセスチャンバ1514A〜I、最大9個のプロセスチャンバ用の場所を提供する。内部チャンバ1510の2個の領域は保持チャンバ1508によって接続されており、ロボット1515とロボット1513の連通を容易にする。保持チャンバ1508はサービスチャンバであってもよい。ロードロック1501は、参照して本明細書に組み入れられる米国特許第5,961,269号に説明されている上下ロードロックチャンバなどの上下ロードロックであってもよい。
[0059] FIG. 15 is a schematic diagram of a further alternative embodiment of an
[0060]図14および図15の実施形態の両方について、システムコントローラ1402、1502、サービスチャンバ1416A〜D、1516A〜Dおよびプロセスチャンバ1414A〜H、1514A〜Iの配置は、最適なロボットアクセス、熱伝達最適化または他の要因について選択されてもよい。プロセスチャンバ数はまた、図14の実施形態の4〜8個のプロセスチャンバおよび図15の4〜9個のプロセスチャンバについて調整されてもよい。コントローラパラメータは、より大きな一体型処理ツールの実施形態について調整されてもよい。パージガス、ガス送出システムおよび排出システムの流量もまた、より大きな一体型処理ツール容積全体を考慮してより大きな内部チャンバについて修正されてもよい。
[0060] For both the embodiment of FIG. 14 and FIG. 15, the placement of
代替ロードロックチャンバ
[0061]ロードロックは、フロントエンド環境と次の移送チャンバの間の第1の真空界面を提供する。図14の実施形態では、2個のロードロックが、移送チャンバおよびフロントエンド環境と交互に連通することによってスループットを増大させるように提供される。従って、一方のロードロックが移送チャンバと連通するのに対して、第2のロードロックはフロントエンド環境と連通可能である。一実施形態では、ロードロックは、ファクトリインタフェースから2個以上の基板を受信可能であり、かつ基板を保有可能なバッチタイプロードロックであるのに対して、チャンバはシールされて、移送チャンバに基板を移送するのに十分低い真空レベルにまで空にされる。好ましくは、バッチロードロックは一度に25〜50個の基板を保有可能である。一実施形態では、ロードロックは、一体型ツールでの処理後に基板を冷却するように適合されてもよい。一実施形態では、ロードロックに保有されている基板は、両方ともロードロックに搭載されているガスソース入口(図示せず)からガス排出口(図示せず)までのガス流によってもたらされる対流によって冷却されてもよい。別の実施形態では、ロードロックは、冷却可能な複数の熱伝導シェルフ(図示せず)を含むロードロックカセットを嵌合されてもよい。シェルフは、カセットに保有されている基板間にインタリーブ可能であるため、シェルフと基板の間にギャップが存在する。本実施形態では、シェルフは基板を放射状に冷却することによって、基板の損傷や反りを回避するために基板の均一な加熱や冷却を提供することができる。別の実施形態では、シェルフは基板の表面に接触して、基板の表面から熱を伝導することによって基板を冷却する。
Alternative load lock chamber
[0061] The load lock provides a first vacuum interface between the front end environment and the next transfer chamber. In the embodiment of FIG. 14, two load locks are provided to increase throughput by alternating communication with the transfer chamber and front end environment. Thus, one load lock is in communication with the transfer chamber, while the second load lock is in communication with the front end environment. In one embodiment, the load lock is a batch type load lock that can receive and hold more than one substrate from the factory interface, whereas the chamber is sealed and the substrate is transferred to the transfer chamber. Is evacuated to a vacuum level low enough to transport Preferably, the batch load lock can hold 25-50 substrates at a time. In one embodiment, the load lock may be adapted to cool the substrate after processing with an integrated tool. In one embodiment, the substrates held in the loadlock are both convectively brought about by a gas flow from a gas source inlet (not shown) to a gas outlet (not shown) mounted on the loadlock. It may be cooled. In another embodiment, the load lock may be fitted with a load lock cassette that includes a plurality of thermally conductive shelves (not shown) that can be cooled. Since the shelf can be interleaved between the substrates held in the cassette, there is a gap between the shelf and the substrates. In this embodiment, the shelf can provide uniform heating and cooling of the substrate in order to avoid damage and warpage of the substrate by cooling the substrate radially. In another embodiment, the shelf contacts the surface of the substrate and cools the substrate by conducting heat from the surface of the substrate.
[0062]一実施形態では、一体型ツールは、大気圧(例えば、760トール)またはこの付近の圧力で基板を処理するように適合されているため、ファクトリインタフェースと移送チャンバ間の中間チャンバとしてロードロックは必要とされない。本実施形態では、ファクトリインタフェースロボットは基板「W」を直接ロボットに移送し、あるいはファクトリインタフェースロボットは、ロードロックの場所をとる通過チャンバ(図示せず)に基板「W」を移送したりしてもよいため、ロボットおよびファクトリインタフェースロボットは基板を交換可能である。移送チャンバは、移送チャンバ、適所に搭載されている処理チャンバおよびサービスチャンバにおける酸素、水および/または他の汚染物質の分圧を最小化するために不活性ガスによって継続的にパージされてもよい。使用可能な不活性ガスは、例えばアルゴン、窒素またはヘリウムを含む。 [0062] In one embodiment, the integrated tool is adapted to process substrates at or near atmospheric pressure (eg, 760 Torr) so that it is loaded as an intermediate chamber between the factory interface and the transfer chamber. No lock is required. In this embodiment, the factory interface robot transfers the substrate “W” directly to the robot, or the factory interface robot transfers the substrate “W” to a passage chamber (not shown) that takes the place of the load lock. Therefore, the robot and the factory interface robot can replace the substrate. The transfer chamber may be continuously purged with an inert gas to minimize the partial pressure of oxygen, water and / or other contaminants in the transfer chamber, the processing chamber and service chamber mounted in place. . Usable inert gases include, for example, argon, nitrogen or helium.
代替サービスチャンバ
[0063]サービスチャンバは、脱ガス化、配向、冷却および他のプロセスについて適合される。基板はサービスチャンバに配向され、かつ/またはサービスチャンバに搭載されているIRランプを使用して脱ガスされてもよい。本発明の一態様では、プレクリーンプロセスステップが、表面の汚染を除去するために、サービスチャンバの基板上で完了されてもよい。
Alternative service chamber
[0063] The service chamber is adapted for degassing, orientation, cooling and other processes. The substrate may be oriented in the service chamber and / or degassed using an IR lamp mounted on the service chamber. In one aspect of the invention, a pre-clean process step may be completed on the substrate of the service chamber to remove surface contamination.
代替プロセスチャンバ
[0064]本発明の一態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上が、バッチ堆積ステップを実行する前後に基板をアニーリングするために使用可能なRTPチャンバであってもよい。RTPプロセスは、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているRTPチャンバおよび関連プロセスハードウェアを使用して行われてもよい。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はCVDチャンバであってもよい。このようなCVDプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているDXZ(商標)チャンバ、Ultima HDP−CVD(商標)およびPRECISION5000(登録商標)チャンバを含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はPVDチャンバであってもよい。このようなPVDプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているEndura(商標) PVD処理チャンバを含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はDPNチャンバであってもよい。このようなDPMプロセスチャンバの例は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials,Inc.から市販されているDPN Centura(商標)を含む。本発明の別の態様では、単一基板処理チャンバのうちの1個以上はプロセス/基板計測チャンバであってもよい。プロセス/基板計測チャンバで完了されるプロセスは、粒子測定技術、残渣ガス分析技術、XRF技術、および、偏光解析技術などの膜厚および/または膜組成を測定するのに使用される技術を含むことが可能であるが、これらに制限されない。
Alternative process chamber
[0064] In one aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be an RTP chamber that can be used to anneal the substrate before and after performing a batch deposition step. The RTP process is available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. May be performed using commercially available RTP chambers and associated process hardware. In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a CVD chamber. Examples of such CVD process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. DXZ (TM) chamber, Ultimate HDP-CVD (TM) and PRECISION5000 (R) chambers commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be PVD chambers. Examples of such PVD process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. An Endura ™ PVD processing chamber commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a DPN chamber. Examples of such DPM process chambers are available from Applied Materials, Inc., located in Santa Clara, California. DPN Centura ™ commercially available from In another aspect of the invention, one or more of the single substrate processing chambers may be a process / substrate metrology chamber. Processes completed in the process / substrate metrology chamber include techniques used to measure film thickness and / or film composition, such as particle measurement techniques, residue gas analysis techniques, XRF techniques, and ellipsometry techniques Is possible, but is not limited to these.
[0065]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他の更なる実施形態が、本発明の基本的範囲を逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下の特許請求の範囲によって判断される。 [0065] While the above is directed to embodiments of the invention, other and further embodiments of the invention may be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope is as follows: This is determined by the claims.
100…処理ツール、104…ファクトリインタフェース、105…ポッドローダー、106…ロードロックチャンバ、108…ロボット、110…移送チャンバ、113…輸送機構、113A…基板輸送ブレード、113B…延長可能アーム、114…プロセスチャンバ、116…サービスチャンバ、200…処理ツール、202、204…ロードロックチャンバ、206…初期移送チャンバ、210…第1のロボット移送機構、212、214、216、218…チャンバ、222…プレクリーンチャンバ、224…冷却チャンバ、230…第2の輸送機構、232、234、236、238…プロセスチャンバ、258…内部移送チャンバ、300…一体型処理ツール、301…処理ツール、302…システムコントローラ、306…ロードロック、308…中間チャンバ、310…内部チャンバ、314…プロセスチャンバ、400…一体型処理ツール、401…フロントエンド環境、402…システムコントローラ、403…領域、410…内部チャンバ、414…プロセスチャンバ、1202…ボックス酸化物、1203…ウェル、1208…フィールド分離領域、1210…酸化物層、1211…ゲート誘電層、1212…ゲート電極層、1213…ハードマスク層、1214…層、1215…浅型ソース/ドレイン延長部、1302…平面層、1303…分離酸化物、1305…アクティブエリア、1400…一体型処理ツール、1402…システムコントローラ、1406…ロードロックチャンバ、1408…保持チャンバ、1410…内部チャンバ、1413…ロボット、1414…プロセスチャンバ、1415…ロボット、1416…サービスチャンバ、1500…一体型処理ツール、1501…ロードロック、1502…システムコントローラ、1508…保持チャンバ、1510…内部チャンバ、1513…ロボット、1514…プロセスチャンバ、1515…ロボット、1516…サービスチャンバ
DESCRIPTION OF
Claims (24)
少なくとも1個の移送チャンバと、前記移送チャンバに取り付けられている少なくとも1個のロードロックとを有する第1の処理ツールと、
少なくとも1個の移送チャンバを有する第2の処理ツールと、
前記第1の処理ツールおよび前記第2の処理ツールに取り付けられている少なくとも1個の中間チャンバと、
を備えており、
少なくとも5個のプロセスチャンバが前記移送チャンバに取り付けられている一体型処理ツール。 An integrated processing tool for manufacturing semiconductors,
A first processing tool having at least one transfer chamber and at least one load lock attached to the transfer chamber;
A second processing tool having at least one transfer chamber;
At least one intermediate chamber attached to the first processing tool and the second processing tool;
With
An integrated processing tool, wherein at least five process chambers are attached to the transfer chamber.
複数のプロセスチャンバをサポートするように構成されている第1の移送チャンバと、
複数のプロセスチャンバをサポートするように構成されている第2の移送チャンバと、
前記第1の移送チャンバと連通している少なくとも1個のロードロックチャンバと、
前記第1の移送チャンバおよび前記第2の移送チャンバによってサポートされている少なくとも1個の中間チャンバと、
前記第1および第2の移送チャンバと連通している少なくとも5個のプロセスチャンバと、
を備える一体型処理ツール。 An integrated processing tool for manufacturing semiconductors,
A first transfer chamber configured to support a plurality of process chambers;
A second transfer chamber configured to support a plurality of process chambers;
At least one load lock chamber in communication with the first transfer chamber;
At least one intermediate chamber supported by the first transfer chamber and the second transfer chamber;
At least five process chambers in communication with the first and second transfer chambers;
Integrated processing tool with
第1のプロセスチャンバにおいて基板上にベース酸化物を堆積するステップと、
第2および第3のプロセスチャンバにおいて前記基板の表面に減結合プラズマ窒化を提供するステップと、
第4のプロセスチャンバにおいて前記基板の前記表面をアニーリングするステップと、
少なくとも1個の第5のプロセスチャンバにおいて多結晶シリコンを堆積するステップと、
を備えており、
前記第1、第2、第3、第4および第5のプロセスチャンバが共通の中間チャンバと流体連通している方法。 A method for depositing a high dielectric constant film comprising:
Depositing a base oxide on a substrate in a first process chamber;
Providing decoupled plasma nitridation on the surface of the substrate in second and third process chambers;
Annealing the surface of the substrate in a fourth process chamber;
Depositing polycrystalline silicon in at least one fifth process chamber;
With
The method wherein the first, second, third, fourth and fifth process chambers are in fluid communication with a common intermediate chamber.
第1のプロセスチャンバにおいて基板上にベース酸化物を堆積するステップと、
第2および第3のプロセスチャンバにおいて前記基板の表面に減結合プラズマ窒化を提供するステップと、
第4のプロセスチャンバにおいて前記基板の前記表面をアニーリングするステップと、
第5および第6のプロセスチャンバにおいて前記基板の表面に減結合プラズマ窒化を提供するステップと、
第7のプロセスチャンバにおいて前記基板の前記表面をアニーリングするステップと、
第8のプロセスチャンバにおいて原子層堆積を提供するステップと、
を備えており、
前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7および第8のプロセスチャンバが共通の中間チャンバと流体連通している方法。 A method for depositing a high dielectric constant film comprising:
Depositing a base oxide on a substrate in a first process chamber;
Providing decoupled plasma nitridation on the surface of the substrate in second and third process chambers;
Annealing the surface of the substrate in a fourth process chamber;
Providing decoupled plasma nitridation on the surface of the substrate in fifth and sixth process chambers;
Annealing the surface of the substrate in a seventh process chamber;
Providing atomic layer deposition in an eighth process chamber;
With
The method wherein the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth process chambers are in fluid communication with a common intermediate chamber.
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